Giáo trình

Điều hòa không khí và thông gió

Science and Technology

Lọc bụi và tiêu âm - Tiêu âm

TIÊU ÂM

Khái niệm.

Tiếng ồn là tập hợp những âm thanh có cường độ và tần số khác nhau sắp xếp không có trật tự, gây khó chịu cho người nghe, cản trở con người làm việc và nghỉ ngơi.

Các đặc trưng cơ bản của âm thanh

Đặc trưng của nguồn âm bao gồm các đại lượng sau: Công suất âm thanh, áp suất âm, cường độ, độ vang vọng, tần số, tốc độ và hướng

Năng lượng âm thanh, cường độ âm thanh, ngưỡng nghe và ngưỡng chói tai.

Nguồn âm thanh phát ra năng lượng dưới dạng âm thanh. Năng lượng âm thanh được đo bằng Watt. Mức năng lượng âm thanh 10-12W được coi như ngưỡng nghe thấy của tai một người trẻ bình thường có thể cảm nhận được. Độ ồn của nó được coi có giá trị là 0 dB (deciben). Giá trị độ ồn tương ứng với năng lượng âm thanh cho ở bản dưới đây

Năng lượng âm thanh của các nguồn âm có thể hình dung theo bảng dưới đây.

Tiêu chuẩn độ ồn

Công suất nguồn âm không thể đo trực tiếp mà được tính toán từ kết quả đo áp suất. Ta hãy hình dung một mặt cầu bao quanh một nguồn gây ồn (nguồn này đặt ở tâm mặt cầu), tất cả năng lượng phát ra từ nguồn ồn đi xuyên qua bề mặt cầu. Công suất nguồn âm qua một đơn vị diện tích bề mặt cầu gọi là cường độ âm thanh, biểu diễn bằng w/m2. Cường độ âm thanh tỷ lệ nghịch với khoảng cách từ bề mặt đến tâm nguồn âm.

Âm thanh là những dao động cơ học được lan truyền dưới hình thức sóng trong môi trường đàn hồi, nhưng không phải bất cứ sóng nào đến tai cũng gây ra cảm giác âm thanh như nhau. Cường độ âm thanh nhỏ nhất ở một sóng âm xác định mà tai người nghe thấy được gọi là ngưỡng nghe. Âm thanh có tần số khác nhau giá trị ngưỡng nghe cũng khác nhau. Cường độ âm thanh lớn nhất mà tai người có thể chịu được gọi là ngưỡng chói tai.

Như vậy ngưỡng nghe là giới hạn dưới và ngưỡng chói tai là giới hạn trên của cường độ âm thanh ứng với một tần số nào đó mà tai người có thể cảm nhận hoặc chịu đựng được.

Tần số và độ vang dội (loudness) của âm thanh

Âm thanh lan truyền trong môi trường dưới dạng sóng. Chênh lệch giữa vị trí phía trên và dưới gọi là biên độ và được coi là độ vang của nguồn âm.

Mỗi âm thanh được đặc trưng bởi một tần số dao động của sóng âm. Tần số là số lần dao động trong một giây và được đo bằng Hz. Bình thường tai người cảm thụ được các âm thanh có tần số từ 20-20.000 Hz.

Mức cường độ âm L (dB)

Mức cường độ âm thanh được xác định theo công thức:

I - Cường độ âm thanh đang xét, W/m2

Io - Cường độ âm thanh ở ngưỡng nghe: Io = 10-12 W/m2

Mức áp suất âm (dB)

Mức áp suất âm thanh được xác định theo công thức:

p - Áp suất âm thanh, Pa

po - Áp suất âm thanh ở ngưỡng nghe: po = 2.10-5 Pa

Mức to của âm (Fôn)

Mức to của âm là sức mạnh cảm giác do âm thanh gây nên trong tai người, nó không những phụ thuộc vào áp suất âm mà còn phụ thuộc vào tần số âm thanh. Tần số càng thấp thì tai người càng khó nhận thấy.

Người ta xác định được rằng mức to của âm thanh bất kỳ đo băng Fôn, có giá trị bằng mức áp suất âm của âm chuẩn có cùng mức to với âm đó. Đối với âm chuẩn, mức to ở ngưỡng nghe là 0 Fôn, ngưỡng chói tai là 120 Fôn. Các âm có cùng giá trị áp suất âm nếu tần số càng cao thì mức to càng lớn.

Dải tần số âm thanh

Cơ quan cảm giác của con người không phản ứng với độ tăng tuyệt đối của tần số âm thanh mà theo mức tăng tương đối của nó. Khi tần số tăng gấp đôi thì độ cao của âm tăng lên 1 tông, gọi là 1 ốcta tần số.

Người ta chia tần số âm thanh ra thành nhiều dải, trong đó giới hạn trên của lớn gấp đôi giới hạn dưới. Toàn bộ dải tần số âm thanh mà tai người nghe được chia ra các ốcta tần số và có giá trị trung bình là 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 16.000

Các dải ốc ta tần số cụ thể như sau:

Các dãi ốc ta

Tiêu chuẩn vệ sinh và mức cho phép của tiếng ồn được quy định ở 8 ốcta: 63; 125; 250; 500; 100; 200; 400; 800

Các máy đo độ ồn, đo mức to của âm đơn vị là đềxibenA (dBA) là mức cường độ âm chung của tất cả các dải ốcta tần số đã qui định về tần số 1000 Hz. Ta gọi âm thanh đó là dBA là âm thanh tương đương. Khi dùng dBA để chỉ âm thanh ta không cần nói âm thanh đó ở tần số bao nhiêu. Trị số dBA giúp ta đánh giá sơ bộ xem độ ồn có vượt quá mức cho phép hay không.

Ảnh hưởng của độ ồn

Tiếng ồn có ảnh hưởng nhiều đến sức khoẻ con người. Mức độ ảnh hưởng tuỳ thuộc vào giá trị của độ ồn. Bảng 13-2 dưới đây đưa ra các số liệu về mức độ ảnh hưởng của độ ồn tới sức khoẻ của con người.

Độ ồn cho phép đối với các công trình

Bằng thực nghiệm người ta đã lập được họ các đường cong thể hiện mức ồn cho phép của tiếng ồn dải rộng ở các ốcta tần số. Những đường này gọi là đường NC (Noise Criteria Curves), thể hiện mức ồn cho phép của tiếng ồn dải rộng ở các ốcta tần số

trình bày các tiêu chuẩn NC của các công trình

Tiêu chuẩn độ ồn

Tính toán độ ồn

Nguồn gây ồn và các biện pháp tiêu âm chống ồn

Các nguồn gây ồn:

Nguồn ồn gây ra cho không gian điều hòa có các nguồn gốc sau:

a. Nguồn ồn do các động cơ quạt, động cơ, máy lạnh đặt trong phòng gây ra

b. Nguồn ồn do khí động của dòng không khí.

c. Nguồn ồn từ bên ngoài truyền vào phòng

+ Theo kết cấu xây dựng

+ Theo đường ống dẫn không khí

+ Theo dòng không khí

+ Theo khe hở vào phòng

d. Nguồn ồn do không khí ra miệng thổi

Các biện pháp tiêu âm chống ồn

Nguồn ồn do các động cơ, thiết bị gây ra.

- Chọn thiết bị (dàn lạnh, FCU, AHU, máy nén . .) có độ ồn nhỏ để lắp đặt trong phòng. Đây là công việc đầu tiên mà các nhà thiết kế cần lưu ý. Độ ồn của hầu hết các thiết bị đã được các nhà sản xuất cho sẵn trong các câtlogue và tài liệu kỹ thuật. Tuy nhiên trước khi lắp đặt cần cân chỉnh và kiểm tra lại.

- Lắp đặt các cụm máy và thiết bị ở phòng riêng biệt cách ly khỏi khu vực làm việc. Giải pháp này thường được áp dụng cho các cụm máy lớn, chẳng hạn cac AHU, cụm máy máy chiller công suất lớn. Các phòng máy có thể bọc cách âm hoặc không tuỳ thuộc vào từng trường hợp cụ thể.

- Thường xuyên bảo dưỡng định kỳ các thiết bị, bôi trơn các cơ cấu chuyển động để giảm ma sát giảm độ ồn, cân chỉnh và thay thế các dây đai. Đối với các thiết bị bị hao mòn quá nhiều cần thay thế hoặc sửa chữa.

- Bọc cách âm cụm máy và thiết bị: Trong trường hợp bất khả kháng, khi phải bố trí cụm máy công suất lớn trong phòng hoặc trên các trần giả thì có thể bọc cách âm cục bộ các thiết bị đó (hình13-).

Bọc cách âm các thiết bị lắp đặt trong phòng

1- Ống nối mềm; 2- Vít nở; 3- Hộp cách âm; 4- Bộ đệm lò xo giảm chấn; 5- Khung treo;

6- Trần giả; 7- AHU (FCU); 8- Quạt dạng ống

Nguồn ồn do khí động của dòng không khí

Dòng không khí chuyển động với tốc độ cao trên đường ống, đặc biệt qua các chi tiết đặc biệt như các van điều chỉnh, đoạn rẻ nhánh, ngoặt dòng, đoạn mở rộng, thu hẹp dòng vv . . thường tạo ra tiếng ồn đáng kể.

Để khắc giảm độ ồn do dòng không khí chuyển động gây ra cần phải:

- Chọn tốc độ chuyển động hợp lý. Về mặt lôgic mà nói để giảm độ ồn cần giảm tốc độ càng thấp càng tốt. Tuy nhiên khi tốc độ quá thấp, đường ống gió sẽ có kích thước lớn, tăng chi phí đầu tư, tổn thất nhiệt tăng và rất khó lắp đặt. Vì vậy cần chọn tốc độ hợp lý. Tốc độ đó đã được giới thiệu ở chương 9, là kết quả tính toán kinh tế kỹ thuật và có liên quan đến yếu tố gây ồn của dòng không khí. Vì vậy tốc độ hợp lý được chọn theo tính năng của phòng, các phòng đòi hỏi tốc độ thấp là các phòng thu âm, thu lời, phòng phát thanh viên, phòng phom trường, phòng ngủ, thư viện vv . . . Ngược lại trong các phân xưởng, xí nghiệp, nhà hàng, siêu thị có thể chọn tốc độ cao hơn.

Tốc độ gió trên đường ống gió

- Thiết kế và lắp đặt các thiết bị đường ống cần tuân thủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt. Các tiêu chuẩn đó đã được quy định khá chi tiết trong các tài liệu về thiết kế đường ống gió như DW/142 và SMACNA. Đối với các chi tiết đặc biệt cần phải thiết kế theo đúng các tiêu chuẩn kỹ thuật (ví dụ như ở hình 13-4). Ví dụ đối với các cút 90o, bán kính cong ngoài và trong phải đúng theo quy định như trên hình 13-14, trường hợp không uốn cong thì phải có các cánh hướng dòng.

Một số chi tiết đường ống

c. Nguồn ồn truyền qua kết cấu xây dựng

- Đối với nguồn gây ồn truyền xuyên qua tường vào phòng. Hầu hết các phòng đều đáp ứng yêu cầu trong điều kiện bình thường. Trong trường hợp yêu cầu độ ồn của phòng nhỏ, có thể tiến hành bọc cách âm bên trong phòng. Chẳng hạn đối với các phòng thu âm, thu lời, phòng phát thanh viên, phòng phim trường ở các đài phát thanh và truyền hình, người ta đều bọc cách âm bên trong.

- Đối với các phòng đặc biệt, người thiết kế xây dựng phải tính toán về cấu trúc sao cho các nguồn ồn không được truyền theo kết cấu xây dựng vào phòng, bằng cách tạo ra các khe lún, không xây liền dầm, liền trục với các phòng có thể tạo ra chấn động, tức là tách biệt hẳn về mặt kết cấu so với phòng làm việc.

- Một trong những trường hợp hay gặp là các động cơ, bơm và máy lạnh đặt trên sàn cao. Để khử các rung động do các động cơ tạo ra lan truyền theo kết cấu xây dựng làm ảnh hưởng tới các phòng dưới, người ta đặt các cụm thiết bị đó lên các bệ quán tính đặt trên các bộ lò xo giảm chấn. Quán tính của vật nặng và sức căng của lò xo sẽ khử hết các chấn động do các động cơ gây ra. Vì vậy khối lượng và độ căng lò xo cần chọn phù hợp với chấn động mà máy và thiết bị có thể tạo ra.

- Đối với các FCU, AHU và quạt dạng treo, thường người ta treo trên các giá có đệm cao su hoặc lò xo (hình 13-13).

Giảm chấn cho cụm máy và bơm đặt trên sàn cao

1- Bộ lò xo gảm chấn; 2- Ống nối mềm đường nước; 3- Cụm máy nén; 4- Bệ quán tính

Nguồn ồn truyền theo các ống dẫn gió, dẫn nước vào phòng

Các ống dẫn gió, dẫn nước được nối với quạt và bơm là các cơ cấu chuyển động và luôn luôn tạo ra các chấn động gây ồn. Các chấn động này có thể lan truyền theo vật liệu đường ống đi vào phòng cũng có thể tạo nên những âm thanh thứ cấp khác khi lan truyền. Mặt khác các chấn động này cũng có thể gây ra đứt, vỡ đường ống. Để khử các chấn động truyền từ các bơm, quạt, máy nén theo đường ống người ta thường sử dụng các đoạn ống nối mềm bằng cao su, vải bạt nối trên đầu ra của các thiết bị này trước khi nối vào mạng đường ống (hình 13-13 và 13-15).

Nguồn ồn do truyền theo dòng không khí trong ống dẫn.

Do kênh dẫn gió dẫn trực tiếp từ phòng máy đến các phòng, nên âm thanh có thể truyền từ gian máy tới các phòng, hoặc từ phòng này đến phòng kia theo dòng không khí. Để khử truyền âm theo cong đường này người ta sử dụng các biệp pháp:

- Lắp đặt các hộp tiêu âm trên các đường ống nối vào phòng bao gồm cả đường cấp lẫn đường hồi gió. Có nhiều kiểu hộp tiêu âm, nhưng phổ biến nhất là loại hộp chữ nhật, trụ tròn hoặc dạng tấm (hình 13-16)

Các dạng hộp tiêu âm

a- Hộp tiêu âm chữ nhật; 2- Hộp tiêu âm hình tròn; 3- Hộp tiêu âm dạng tấm

- Bọc cách nhiệt bên trong các đường ống. Trong kỹ thuật điều hoà người ta có giải pháp bọc cách nhiệt bên trong đường ống. Lớp cách nhiệt lúc đó ngoài chức năng cách nhiệt còn có chức năng khử âm.

- Tăng độ dài đường ống bằng cách đặt xa hẳn công trình. Nếu đặt các cụm máy ngay cạnh các phòng với đường ống rất ngắn rất khó tiêu âm trên đường ống, trong nhiều trường hợp bắt buộc phải đặt xa công trình.

Nguồn ồn bên ngoài truyền theo khe hở vào phòng

Nguồn gây ồn truyền theo các khe hở vào phòng là nguồn gây ồn khó xác định, khó xử lý và mang tính ngẩu nhiên. Đối với các phòng bình thường, nguồn gây ồn bên ngoài có thể bỏ qua, chỉ có các phòng đặc biệt người ta sử dụng các biện pháp sau:

- Đối với các phòng bình thường, nếu các nguồn gây ồn bên ngoài không thường xuyên và liên tục thì không cần phải có biện pháp đặc biệt vì các phòng điều hoà thường có độ kín tối thiểu có thể khắc phục được.

- Đối với các phòng đặc biệt đòi hỏi độ ồn nhỏ hoặc trường hợp gần nguồn gây ồn thường xuyên, liên tục và có cường độ lớn thì cần phải bọc cách âm bên trong phòng đồng thời các cửa ra vào, cửa sổ phải được làm kín bằng các đệm cao su, mút.

Nguồn ồn do không khí ra miệng thổi

Khi tốc độ không khí ra miệng thổi lớn, có thể gây ồn. Vì vậy phải chon tốc độ không khí ra miệng thổi hợp lý. Để giảm độ ồn cần phải:

- Chọn loại miệng hút, miệng thổi gió có độ ồn nhỏ. Các miệng gió kiểu khuếch tán thường có độ ồn khá nhỏ.

- Giảm tốc độ gió vào ra miệng thổi hoặc tăng kích thước của chúng.

Tính toán các nguồn ồn.

- Nếu có nhiều nguồn ồn với mức âm là L1, L2, ... Ln thì mức âm tổng được tính theo công thức:

- Nếu các nguồn ồn có mức âm giống nhau thì

Dưới đây chỉ ra mức ồn của một số thiết bị

Độ ồn của quạt

Tiếng ồn do quạt gây ra phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như chủng loại quạt, vận tốc, hãng quạt, chế độ làm việc, trở lực hệ thống, bản chất môi trường...vv

Độ ồn do quạt gây ra được xác định theo công thức:

KW - Mức cường độ âm riêng (dB) phụ thuộc loại quạt và xác định theo bảng

13-4 dưới đây.

V - Lưu lượng thể tích của qụat, CFM (1 m3/s ≈ 2120 cfm)

H - Cột áp toàn phần của quạt, in.WG

C - Hệ số hiệu chỉnh lấy theo bảng 13-3 dưới đây:

Hệ số hiệu chỉnh C (dB)

Trị số Kw của các loại quạt
Ghi chú:

AF - Quạt ly tâm cánh rỗng profile khí động

BC - Quạt ly tâm có cánh hướng bầu cong

BI - Quạt ly tâm có cánh hướng bầu xiên

BFI - Độ tăng tiếng ồn (dB) do tần số dao động của cánh fc ( fc = số cánh x số vòng quay của quạt trong 1 giây)

Độ ồn phát ra từ máy nén và bơm

Nếu có catalogue của thiết bị có thể tra được độ ồn của nó. Trong trường hợp không có các số liệu về độ ồn của thiết bị do nhà sản xuất cung cấp, ta có thể tính theo công suất cụ thể như sau:

- Đối với máy nén ly tâm

trong đó:

USTR - Tôn lạnh Mỹ: 1 USTR = 3024 kCal/h

- Đối với máy nén píttông

Khi máy làm việc non tải thì tăng từ 5 đến 13 dB ở các dải tần khác nhau.

Nếu cần tính mức áp suất âm thanh Lp ở các tần số trung tâm thì cộng thêm ở công thức tính LPA (13-7) các giá trị ở bảng dưới đây:

Đối với bơm nước tuần hoàn

HP – Công suất của bơm, HP

Lưu ý: Tất cả các giá trị tính ở trên là ở khoảng cách 1m từ nguồn âm.

Tiếng ồn của dòng không khí chuyển động

Tiếng ồn do dòng không khí chuyển động sinh ra do tốc độ dòng quá lớn, do qua các đoạn chi tiết đặc biệt của đường ống và ở các đầu vào ra quạt.

Tiếng ồn của dòng không khí chuyển động là kết quả của hiệu ứng xoáy quanh vật cản, gây ra sự thay đổi về vận tốc, biến dạng đột ngột về dòng chảy và do đó tạo ra sức ép động lực cục bộ của không khí.

Có các dạng gây ồn của dòng không khí chuyển động như sau:

Tiếng ồn của dòng không khí thổi thẳng

Trong đoạn ống thẳng, khi tốc độ quá lớn thì độ ồn sẽ có giá trị đáng kể. Tuy nhiên khi thiết kế tốc độ gió đã được chọn và đảm bảo yêu cầu. Thường khi tốc độ trên đường ống ω < 10 m/s thì độ ồn này không đáng kể.

Độ ồn tại các vị trí đặc biệt của đường ống

Tại các vị trí đặc biệt như: Rẻ dòng, co thắt dòng, vị trí lắp đặt van … độ ồn có giá trị đáng kể ngay cả khi tốc độ dòng không khí không cao. Đó là do hiện tượng xoáy tạo nên. Độ ồn tại các vị trí đó được tính như sau:

trong đó

Laf – Mức cường độ âm phát sinh ra, dB

K s – Thông số riêng của kết cấu đường ống;

- Với van điều chỉnh: Ks = -107

- Cút cong có cánh hướng : KS = -107 + 10.lgn với n là số cánh hướng dòng

- Chổ ống chia nhánh: Ks = -107 + ΔL1 + ΔL2

+ΔL1 – Hệ số hiệu chỉnh độ cong rẻ nhánh, dB. Hệ số này phụ thuộc tỷ số giữa bán kính cong r của chổ chia nhánh với đường kính ống nhánh d

Nếu r/d ≈ 0 lấy ΔL1 = 46 dB

Nếu r/d ≈ 0,15 lấy ΔL1 = 0

+ ΔL2 – Hệ số hiệu chỉnh độ rối, dB. Bình thường lấy ΔL2 = 0. Nếu ở vị trí đầu nguồn cách vị trí đang xét 5 lần đường kính ống có lắp đặt van điều chỉnh thì người ta mới xét tới đại lượng này. Trong trường hợp này lấy ΔL2 = 1  5 dB tuỳ theo mức độ rối loạn của dòng khí đầu nguồn..

Vcon- Tốc độ không khí tại chổ thắt, hoặc tại ống nhánh, FPM;

V – Lưu lượng không khí qua ống, cfm

FTL – hệ số cản trở

Đối với van điều chỉnh nhiều cánh: FTL = 1 nếu hệ số tổn hao áp suất Cpre = 1. Nếu Cpre ≠ 1 thì:

trong đó: CPRE – Là hệ số tổn hao áp suất, là đại lượng không thứ nguyên và được tính theo công thức:

Đối với van điều chỉnh chỉ có 1 cánh:

Nếu CPRE < 4 thì FTL tính như đối với van nhiều cánh

Nếu CPRE > 4 thì FTL =

S- Diện tích tiết diện ống nơi thắt có lắp đặt van điều chỉnh, của cút hoặc của ống nhánh, ft 2

D – Chiều cao của ống hoặc cút cong, ft

f – Tần số trung bình của dải ốcta, Hz

K – hệ số tra theo đường tuyến tính của kết cấu đường ống, dB (hình 13-17)

Trị số đặc tính K của kết cấu được xác định dựa vào chuẩn số Strouhal:

Vbr – Tốc độ không khí trong nhánh, fpm

- Đối với van điều chỉnh:

K = -36,3 - 10,7 lg.St nếu St < 25

K = -1,1 - 35,9.lg.St nếu St > 25

- Đối với cút cong có cánh hướng dòng

- Đối với chổ chia nhánh giá trị K được xác định theo đồ thị hình 13.17 với Vmax là tốc độ dòng khí tạ đường ống chính (fpm)

Quan hệ giữa hệ số K với số St và tỷ số V ma /V br tại chổ chia nhánh

Tiếng ồn ở đầu vào và đầu ra của quạt:

Tiếng ồn sinh ra trong quạt do nhiều nguyên nhân. Tuy nhiên chủ yếu vẫn là do thay đổi hướng đột ngột và đi qua chổ thu hẹp. Tiếng ồn do quạt gây ra thường lớn và khó khắc phục.

Tiếng ồn do không khí thoát ra miệng thổi.

Tiếng ồn do dòng không khí ra miệng thổi phụ thuộc vào tốc độ của dòng không khí khi ra miệng thổi và kết cấu của nó.

Trong các catalogue của các miệng thổi đều có dẫn ra độ ồn của nó tương ứng với tốc độ đầu ra nào đó. Vì thế khi thiết kế cần lưu ý không được chọn tốc độ quá lớn

Tốc độ đầu ra miệng thổi

Tổn thất âm trên đường truyền dọc trong lòng ống dẫn.

Tổn thất trong ống dẫn:

Sự giảm âm là sự giảm cường độ âm tính bằng Watt trên một đơn vị diện tích khi âm đi từ nơi phát tới nơi thu. Sự giảm âm do các nguyên nhân chính sau:

- Nhờ vật liệu hút âm hấp thụ năng lượng sóng âm

- Do phản hồi sóng âm trên bề mặt hút âm

- Quá trình truyền âm dưới dạng sóng lan truyền trong không khí dưới dàn tắt dần do ma sát.

Mức độ giảm âm được đặc trưng bởi đại lượng IL (Insertion Loss). Trị số IL ở mỗi tần số riêng cho ta biết sự giảm cường độ âm (dB) trên đường truyền từ nơi phát đến nơi thu nhận. Khả năng hấp thụ năng lượng só âm của vật liệu gọi là khả năng hút âm. Khi sóng âm va chạm vào bề mặt vật liệu xốp không khí sẽ dao động trong những lỗ hở nhỏ, sự cản trở của dòng khí và sự dao động của dòng khí trong khe hở đã biến một phần năng lượng sóng âm thành nhiệt và làm giảm năng lượng sóng âm đi đến.

Các vật liệu có khả năng hút âm tốt là vật liệu tơi xốp và mềm. Các sóng âm khi đi vào lớp vật liệu đó sẽ bị làm yếu một phần. Vật liệu hút âm thường sử dụng là: Bông thuỷ tinh, bông vải, vải vụn. Các tấm vải dày, mềm khi treo trên tường có khả năng chóng phản xạ âm rất tốt.

Để tiêu âm trên đường ống, thường người ta bọc các lớp bông thuỷ tinh bên trong đường ống. Lớp bông đó sẽ hút âm rất tốt.

Khi trong đường ống không có lớp vật liệu hút âm, vẫn tồn tại sự giảm âm tự nhiên do ma sát.

Đường ống tròn không có lớp hút âm

Khi sóng âm lan truyền trong không khí, do tính chất đàn hồi của môi trường không khí nên dao động song âm là dao động tắt dần, mức năng lượng âm giảm dần

Người ta tính được rằng trung bình độ ồn giảm tự nhiên là 0,03 dB trên 1feet chiều dài ống ở tần số dưới 1000 Hz và tăng không đều đến 0,1 dB/ft ở tần số 1000Hz.

Đối với ống chữ nhật không có lớp hút âm và cách nhiệt

Đối với đường ống chữ nhật độ giảm âm tự nhiên được tính theo bảng 13-6 dưới đây:

Độ giảm âm thanh dB/ft

P - Chu vi ống, in

A - Diện tích tiết diện ống, in2

Ống chữ nhật không có lót lớp hút âm, nhưng có bọc cách nhiệt bên ngoài

Đối với loại đường ống này, thì mức giảm âm lấy gấp đôi số liệu nêu trong bảng 13-6.

Ống tròn có lót lớp hút âm

Độ giảm âm phụ thuộc vào diện tích tiết diện ngang của đường ống và tính chất vật liệu hút âm. Các số liệu được dẫn ra ở bảng 13-7.

Độ giảm âm thanh dB/ft

Đối với đường ống chữ nhật có lót lớp hút âm

- Đối với tần số dải âm dưới 800 Hz độ giảm âm được tính như sau:

IL - Độ giảm âm thanh, dB

t - Độ dày của lớp vật liệu hút âm, in

h - Cạnh ngắn lòng ống, in

P - Chu vi lòng ống, in

A- Diện tích lòng ống, in2

L Chiều dài đoạn ống, ft

f- Tần số âm thanh, Hz

d- Khối lượng riêng vật hút âm, lb/ft3

- Đối với tần số trên 800 Hz

trong đó:

k = 2,11.109

W - Cạnh dài của lòng ống, in

L - Chiều dài đoạn đang xét, ft

Công thức 9-11 tính khi L < 10 ft. Khi L > 10ft thì lấy L = 10ft

Độ giảm âm trên đoạn ống hình chữ nhật có lót lớp hút âm dày 1in, dB/ft
Để tránh làm cho IL quá lớn, đối với đường ống chữ nhật có lót hút âm, thì IL không được vượt quá 40 dB ở bất kỳ tần số nào.

Độ giảm IL nêu trên không tính tới độ giảm âm thanh tự nhiên, nên khi tính cần phải cộng vào

Đối với đường ống ô van

- Đối với đường ống ô van với tỷ số hai trục là 3: 1 thì IL được lấy giống đường ống tròn có đường kính bằng trục ngắn của ống ô van.

Độ dày lớp hút âm có ảnh hưởng đến trị số IL. Ở tần số 800 HZ, khi chiều dày lớp hút âm là 2in thì hiệu qura giảm âm tăng 2 lần so với lớp dày 1in. Vì vậy cần lót lớp hút âm dày từ 2in đến 3in để nâng cao hiệu quả hút âm.

Tổn thất tại cút cong và chổ chia nhánh

Độ giảm âm tại cút cong tròn

Tại vị trí cút cong âm thanh bị phản hồi ngược lại một phần. Vì thế các cút cong có hay không có lớp hút âm thì đều có tác dụng giảm ồn nhất định

Tổn thất tại cút cong phụ thuộc vào kích thước của nó và tần số âm và cho ở bảng 13.16 dưới đây:

Độ giảm âm qua cút tròn, dB

f - Tần số âm, kHz

D- Đường kính ống tròn, in

Độ giảm âm tại cút cong chữ nhật

Cút vchữ nhật làm giảm tối đa nhưng âm thanh trong dải ốcta mà tần số trung tâm gần bằng hoặc lớn hơn 125 Hz.

Bảng 13-10 đưa ra các kết quả giảm âm khi dòng không khí đi qua cút chữ nhật có và không có lớp hút âm.

Độ giảm âm qua cút chữ nhật, dB

W - Cạnh lớn của ống chữ nhật, in

f - Tần số âm tính bằng, kHz

c. Độ giảm âm tại chỗ chia nhánh

Độ giảm âm do chia nhánh được tính theo công thức:

ΔLWB - Độ giảm năng lượng âm do chia nhánh, dB

Abr - Diện tích nhánh rẻ đang xét, ft2

ΣAbr - Tổng diện tích các nhánh rẻ, ft2

Tổn thất âm do phản hồi cuối đường ống

Khi sóng âm thoát ra cuối đường ống để vào phòng, do mở rộng đột ngột nên gây ra sự phản hồi âm ngược lại. Điều này giảm đáng kể các âm thanh tần số thấp.

Tổn thất âm do phản hồi không cần tính nếu:

- Miệng thổi kiểu khuyếch tán gắn trực tiếp lên trần

- Miệng thổi khuyếch tán nối với đoạn đường ống thẳng dài hơn 3 lần đường kính ống

- Miệng thổi khuyếch tán nối với ống nối mềm

Tổn thất âm do phản hồi cuối đường ống được tính theo bảng dưới đây:

Tổn thất do âm phản hồi cuối đường ống, dB

Chú ý: Các số liệu ở bảng 9-8 không sử dụng cho miệng thổi có lót lớp hút âm hoặc miệng thổi gắn trực tiếp lên đường ống. Nếu đầu cuối cùng của đường ống là miệng thổi khuyếch tán thì phải trừ đi ít nhất 6 dB

Sự truyền âm kiểu phát xạ và tổn thất trên đường truyền

Sự phát xạ âm

Tiếng ồn do sóng âm hoặc sự rối loạn của dòng không khí bên trong đường ống có thể xuyên qua thành ống làm thành ống dao động. Sự truyền âm theo cách đó gọi là sự phát xạ âm.

Tiếng ồn ngược lại cũng có thể truyền vào bên trong ống, chạy theo hệ thống đường ống và vào phòng hoặc ra ngoài.

Tổn thất âm phát xạ trên đường truyền

Khái niệm.

- Mức suy giảm âm thanh do truyền TL (Transmission loss) khi qua tường, vách ngăn hoặc các vật cản khác trong trường hợp tổng quát được tính theo công thức:

TL - Tổn thất âm trên đường truyền, dB

Wvao - Năng lượng sóng âm tới, W

WCL - Năng lượng còn lại của sóng âm khi qua vách, W

Tổn thất do truyền âm phụ thuộc vào khối lượng riêng của vật liệu vách và tần số âm thanh.

Đối với tường bê tông hoặc ống kim loại khi tăng gấp đôi khối lượng vách thì trị số TL tăng từ 2  3 dB cho tiếng ồn dưới 800 Hz và tăng từ 5 - 6 dB cho tiếng ồn trên 800 Hz. Quan hệ giữa TL và khối lượng vật liệu bị ảnh hưởng của nhièu yếu tố khác như khe nứt, độ cứng, độ cộng hưởng, sự không đồng nhất của vách ngăn ...vv

- Tổn thất âm do phát xạ từ trong ống ra trong trường hợp tổng quát:

trong đó

LV - Mức năng lượng âm thanh đầu vào ống, dB

LR - Mức năng lượng âm phát xạ sau khi xuyên qua ống, dB

AN, AT - Diện tích phát xạ mặt ngoài ống và diện tích tiết diện ngang bên trong ống, in2

- Tổn thất phát xạ âm vào đường ống trong trường hợp tổng quát:

WV - Cường độ âm truyền tới ống, dB

WR- Cường độ âm được truyền qua ống, dB

Tổn thất âm do phát xạ qua thành ống chữ nhật ra ngoài

Để tính tổn thất trên đường truyền qua ống chữ nhật người ta giới hạn tần số âm thanh sau đây để làm mốc:

trong đó:

fL gọi là tần số âm mốc.

a, b là hai cạnh của ống chữ nhật, in

- Khi tần số f < fL thì kiểu sóng phẳng là chủ yếu và độ giảm âm tính theo công thức:

- Khi f > fL thì sóng âm là kiểu hỗn hợp được tính theo công thức:

trong đó:

m - Khối lượng trên 1 đơn vị diện tích thành ống, lb/ft2

Theo công thức ở trên, tổn thất âm do truyền qua ống chữ nhật không phụ chiều dài ống mà phụ thuộc vào khối lượng trên 1 đơn vị diện tích thành ống m.

Dưới đây là tổn thất âm khi truyền qua đường ống ở các dải tần số khác nhau.

Tổn thất âm khi truyền từ ống ra ngoài TL R , dB

Tổn thất âm khi truyền vào đường ống TL V , dB

Tổn thất âm do phát xạ qua thành ống dẫn tròn ra ngoài

Tổn thất âm khi truyền qua ống dẫn tròn khác với ống dẫn chữ nhật. Khi tần số thấp các sóng phẳng ngăn cản sự truyền âm trong ống ra ngoài nên tổn thất rất lớn.

dưới đây trình bày các tổn thất do truyền âm từ ống dẫn ra ngoài

trong đó

D - đường kính ống, in

δ - Chiều dày của ống, in

L - Chiều dài ống, ft

Trong trường hợp tập âm nèn che khuất tiếng ồn phát xạ, thì giới hạn thấp hơn của TL được biểu thị bằng dấu >. Các số liệu trong dấu ngoặc đơn cho biết rằng tiếng động nền sẽ sinh ra một giá trị lớn hơn số liệu thông thường.

Tổn thất âm TL của ống ôvan

Mức tổn thất âm thanh khi truyền qua thành ống ôvan được dẫn ra ở bảng

Tổn thất truyền âm từ ống ôvan ra ngoài TL R , dB

Tổn thất âm khi qua cấu trúc xây dựng

Khi truyền âm qua các kết cấu xây dựng, năng lượng âm thanh bị tổn thất một lượng đáng kể, qua nghiên cứu người ta đã đưa ra các kết quả xác định tổn thất âm thành.

Tổn thất qua tường, vách ngăn, cửa kính và khoảng trống trên trần được tính theo bảng 13-16 dưới đây:

Tổn thất âm khi đi qua kết cấu xây dựng, dB

4 Hiệu ứng làm giảm âm kết hợp giữa trần và khoảng trống trên trần

Trần và khoảng trống trên trần có tác dụng giảm âm phát xạ từ đường ống ra một cách đáng kể, đặc biệt là trần có cách âm.

Đối với trần cách âm bằng sợi vô cơ khối lượng 35 lb/ft3 thì mức độ giảm âm theo các dải tần cho ở bảng 13-17:

Tổn thất âm qua trần cách âm, dB

Quan hệ giữa mức áp suất âm trong phòng với cường độ âm

Trường hợp có một hoặc nhiều nguồn âm trong phòng

Căn cứ vào thực nghiệm người ta đưa ra công thức tính mức áp suất trong phòng Lpr (dB) từ mức cường độ âm LWr

trong đó:

Lwr - Mức cường độ âm trong phòng, dB

V - Thể tích của phòng, ft3

f - Tần số trung tâm của dải ốcta, Hz

r - Khoảng cách từ nguồn âm tới nơi thu nhận, ft

Nếu trong phòng có nhiều nguồn âm thì tính Lpr riêng rẻ và cộng lại để tính tổng áp sấu âm tại nơi thu nhận.

Trường hợp có nhiều miệng thổi khuyếch tán đặt sát trần

Trong các văn phòng và phòng lớn trong toà nhà thường có nhiều miệng thổi. Nếu số lượng lớn hơn hay bằng 4 và độ độ cao lắp đặt như nhau thì mức áp suất âm trong phòng ở độ cao 5 ft cách sàn được xác định như sau:

LWS - Mức cường độ âm thanh của miệng thổi, dB

h - độ cao của trần, ft

N - Số miệng thổi

X = F/h2: F - Diện tích sàn do 1 miệng thổi đảm nhận, ft2

Hiệu ứng không gian

Hiệu ứng không gian là sự chênh lệch giữa mức áp suất âm thanh và mức cường độ âm thanh trong phòng Lp - Lw

Thiết bị tiêu âm

Trong kỹ thuật điều hoà không khí người ta thường sử dụng các thiết bị tiêu âm nhằm giảm âm thanh phát ra từ các thiết bị và dòng không khí chuyển động truyền đến khu vực xung quanh và đặc biệt là truyền vào phòng.

Đối với các thiết bị nhỏ như các quạt, FCu và AHU người ta bọc kín thiết bị bằng các hộp tiêu âm để hút hết các âm thanh phát xạ từ thiết bị không để chúng lan truyền ra chung quanh

Đối với các AHU lớn, phòng máy Chiller người ta đặt trong các phòng máy kín có bọc cách âm.

Đối với dòng không khí người ta sử dụng các hộp tiêu âm đặt trên đường đi. Các hộp tiêu âm này có nhiệm vụ hút hết âm lan truyền theo dòng không khí chuyển động. Dưới đây trình bày cấu tạo của hộp tiêu âm đặt trên đường ống.

Cấu tạo hộp tiêu âm

Trên hình 13-2 là cấu tạo của hộp tiêu âm thường được sử dụng trong kỹ thuật điều hoà không khí.

Cấu tạo của hộp tiêu âm gồm các lớp sau đây (kể từ trong ra ngoài):

- Lớp tôn có đực lỗ 6, a=20mm

- Lớp vải mỏng

- Lớp bông hút âm

- Lớp tôn vỏ ngoài

Hộp tiêu âm được định hình nhờ khung gỗ bao quanh. Độ dày D của lớp bông thuỷ tinh nằm trong khoảng 100  300mm. Độ dày càng lớn khả năng hút âm càng tốt. Lớp trong cùng là lớp tôn đục lỗ, các lỗ có tác dụng hút âm thanh, trong một số trường hợp người ta sử dụng lứới sắt hoặc lưới nhựa để thay thế.

Mục lục
Đánh giá:
5.0 dựa trên 2 đánh giá
Nội dung cùng tác giả
 
Nội dung tương tự